Cerâmicas, Notas de estudo de Engenharia Civil
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Cerâmicas, Notas de estudo de Engenharia Civil

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Conceitos, processo de fabricação, classificação, propriedades gerais, propriedades mecânica, matérias primas...
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Aplicações dos materiais cerâmicos

1SEM-2010 CRP186 Química Tecnológica

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CERÂMICAS

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INTRODUÇÃO CERÂMICA é uma combinação perfeita

do que os antigos gregos consideravam como os quatro elementos que constituíam o mundo.

• Ela é composta por terra, moldada com água, secada ao ar e, consolidada mediante o fogo.

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CONCEITO Keramos: “coisa queimada” (grego) • Grinshaw(1971): materiais e artigos fabricados de

terras que ocorrem naturalmente.

Kingery(1976): a arte e a ciência da fabricação e utilização de artigos sólidos, que possuem em sua composição, compostos de materiais inorgânicos não metálicos.

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CONCEITO Glossário cerâmico: Produtos contendo materiais

cerâmicos. Classe de produtos inorgânicos, não metálicos, que estão sujeitos a condições de alta temperatura durante sua fabricação.

Materiais cerâmicos: materiais contendo compostos de elementos metálicos e não metálicos.

Ex.: MgO, SiO2, argilas, (óxidos, nitretos, boretos, carbetos, silicetose silicatos), etc.

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CONCEITO

Barsoum(1997): compostos sólidos, formados pela aplicação de calor, algumas vezes calor e pressão, constituídos por ao menos:

– um metal (M) e um sólido elementar não- metálico (SENM) ou um não-metal (NM),

– dois SENM, ou – um SENM e um NM.

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CONCEITO

Metais (M): Na, Mg, Ti, Cr, Fe, Ni, Zn, Al...

Não-metais (NM): N, O, H, halogênios, gases nobres...

Sólidos elementares não-metálicos (SENM): B, P, S, C, Si, Ge.

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CONCEITO - M + NM: MgO, Al2O3 - M + SENM: TiC, ZrB2 - SENM + SENM: SiC, B4C - SENM + NM: SiO2, Si3N4

• As cerâmicas não estão limitadas aos compostos binários, pois os compostos podem ser complexos:

Ba(M)Ti(M)O3(NM) –titanato de bário, Y(M)Ba2(M)Cu3(M)O7(NM) e, Ti3(M)Si(SENM)C2(SENM).

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CONCEITO

• Com base nas definições de Kingerye Barsoum, cerâmica pode ser definida como:

“a arte, a ciência e a tecnologia de fabricação de

compostos sólidos, que são formados pela aplicação de calor, e algumas vezes calor e pressão, constituídos em grande parte por materiais inorgânicos, não metálicos, denominados materiais cerâmicos”

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PROCESSO DE FABRICAÇÃO

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CLASSIFICAÇÃO

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PROPRIEDADES GERAIS • São menos densos que a maioria dos metais e

suas ligas; • Os materiais usados na produção das cerâmicas

são abundantes e mais baratos; • A ligação química em cerâmicas é do tipo mista:

covalente e iônica. • Maior resistência ao calor que metais e polímeros; • Alta capacidade calorífica; • Baixo coeficiente de expansão térmica; • Boa condutividade térmica.

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PROPRIEDADES MECÂNICAS • Alta dureza • Resistência ao desgaste • Resistência à corrosão • Fragilidade (não sofrem deformação plástica)

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MATÉRIAS PRIMAS (MP) Naturais  sem tratamento químico

– Argila, feldspato, areia

Sintéticas  obtidas através de processos químicos, a partir de: – Matérias-primas naturais – bauxita, calcita – Outras matérias-primas sintéticas – CaO, SiC

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MP NATURAIS

• Extraídas da natureza

• Submetidas apenas a tratamentos físicos

• Grande variação composição, pureza, propriedades e custos

• Podem ou não ser beneficiadas

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MP NATURAIS

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MP NATURAIS - ARGILA • Silicatos de alumínio hidratados  alteração, por

intemperismo, de rochas ígneas, principalmente a partir do mineral feldspato

K2O.Al2O3.6SiO2 + CO2 + 2H2O  K2CO3 + Al2O3.2SiO2.2H2O + 4SiO2

• Tipos de argila – Caulinita: Al2O3.2SiO2.2H2O – Montmorilonita: (Mg,Ca)O.Al2O3.5SiO2.nH2O – Ilita: K2O, MgO, Al2O3, SiO2, H2O todas em proporções

variáveis

Feldspato potássico Caulinita

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MP SINTÉTICAS • Submetidas a tratamentos químicos

– Calcinação, sinterização, fusão/redução

– Minerais industrializados (85-98% de pureza): caulim, talco, feldspato, quartzo

– Produtos químicos industrializados (98-99,9 de pureza): Al2O3, MgO, AlN, SiC, Si3N4, TiO2, ZrO2

– Produtos especiais (>99% de pureza): BaTiO3, sílica gel

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DIVISÕES DA CERÂMICA Tradicional

– Produtos sílico- aluminosos, de baixo custo  matérias- primas naturais

– Classificação Cerâmica vermelha, Materiais de revestimento, Cerâmica branca, Materiais refratários, Isolantes térmicos, Fritas e pigmentos, Abrasivos, Vidro, cimento e cal.

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CERÂMICA VERMELHA • Tijolos

– Alvenaria

• Argilas Expandidas – Jardins e floreiras – Produção de concreto leve – Isolamento térmico e acústico de ambientes

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CERÂMICA VERMELHA • Fundentes abundantes • Baixa temperatura • Pouca vitrificação • Resistência mecânica maior que a branca • Mais baratos e mais duráveis

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CERÂMICA VERMELHA PROCESSO

DE PRODUÇÃO

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CIMENTO PORTLAND Histórico A procura por segurança e durabilidade para as edificações conduziu o homem à experimentação de diversos materiais aglomerantes.

Rochas naturais  calcinação  adição de água  endurecimento

Os romanos chamavam esses materiais de "caementum", termo que originou a palavra cimento.

O engenheiro John Smeaton, em 1756, procurava um aglomerante que endurecesse mesmo em presença de água, de modo a facilitar o trabalho de reconstrução do farol de Edystone, na Inglaterra.

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CIMENTO PORTLAND

Em suas tentativas, verificou que uma mistura calcinada de calcário e argila tornava-se, depois de seca, tão resistente quanto as pedras utilizadas nas construções.

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CIMENTO PORTLAND Coube, entretanto, a um pedreiro, Joseph Aspdin, em 1824,

patentear a descoberta, batizando-a de cimento Portland, numa referência à Portlandstone, tipo de pedra arenosa muito usada em construções na região de Portland, Inglaterra.

No pedido de patente constava que o calcário era moído com argila, em meio úmido, até se transformar-se em pó impalpável.

A água era evaporada pela exposição ao sol ou por irradiação de calor através de cano com vapor. Os blocos da mistura seca eram calcinados em fornos e depois moídos bem finos.

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CIMENTO PORTLAND

Aquele produto, no entanto, exceto pelos princípios básicos, estava longe do cimento Portland que atualmente se conhece, resultante de pesquisas que determinam as proporções adequadas da mistura, o teor de seus componentes, o tratamento térmico requerido e a natureza química dos materiais.

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CIMENTO PORTLAND O cimento Portland desencadeou uma verdadeira revolução na

construção, pelo conjunto inédito de suas propriedades de MOLDABILIDADE, HIDRAULICIDADE (endurecer tanto na presença do ar como da água), elevadas resistências aos esforços e por ser obtido a partir de matérias-primas relativamente abundantes e disponíveis na natureza.

A criatividade de arquitetos e projetistas, a precisão dos modernos métodos de cálculo e o genialidade dos construtores impulsionaram o avanço das tecnologias de cimento e de concreto, possibilitando ao homem transformar o meio em que vive, conforme suas necessidades.

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CIMENTO PORTLAND

A importância deste material cresceu em escala geométrica, a partir do concreto simples, passando ao concreto armado e finalmente, ao concreto protendido.

A descoberta de novos aditivos, como a sílica ativa, possibilitou a obtenção de concreto de alto desempenho (CAD), com resistência à compressão até 10 vezes superiores às até então admitidas nos cálculos das estruturas.

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CIMENTO PORTLAND DEFINIÇÃO

• “Produto obtido pela pulverização do clínquer, constituído de silicatos de cálcio hidráulicos, sem adições após a calcinação, exceto de água e/ou sulfato de cálcio, além de outros materiais que não excedam teor de 1%”

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CIMENTO PORTLAND TIPOS

• Tipo I, comum  produto usual das construções

• Tipo II, baixo calor de endurecimento  usado também em contruções com ação moderada de sulfatos

• Tipo III, alta resistência inicial  teor de sílica > que no Tipo I; maior proporção silicato tricálcico; moagem mais fina – endurecimento mais rápido

• Tipo IV, com calor de hidratação  menores teores de silicato e aluminato tricálcicos; maior teor de aluminoferrito tetracálcio – calor de hidratação 15- 35% do calor dos Tipos I e III

• Tipo V, resistente a sulfatos  menor teor de aluminato tricálcico

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CIMENTO PORTLAND TIPOS

Constituinte Tipo I, comum

Tipo II, com baixo calor de endurecimento

Tipo III, com alta resistência inicial

Tipo IV, com baixo calor de hidratação

Tipo V, com resistência aos sulfatos

SiO2, mín% 21,0

Al2O3, máx% 6,0

Fe2O3, máx% 6,0 6,5

MgO, máx% 5,0 5,0 5,0 5,0 4,0

SO3, máx%, se 3CaO.Al2O3 8%

2,5 2,5 3,0 2,3 2,3

SO3, máx%, se 3CaO.Al2O3 > 8%

3,0 4,0

Perda na ignição, máx%

3,0 3,0 3,0 2,3 3,0

Resíduo insolúvel, máx%

0,75 0,75 0,75 0,75 0,75

3CaO.SiO2, máx% 35

2CaO.SiO2, mín% 40

3CaO.Al2O3, % 8 15 7 5

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CIMENTO PORTLAND

Matérias-Primas

• CALCÁRIOS • ARGILA • GESSO • MINÉRIO DE FERRO

Composição Essencial

• Cal (CaO); • Sílica (SiO2);

• Alumina (Al2O3)

• Óxido de ferro (Fe2O3)

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CIMENTO PORTLAND PREPARAÇÃO MP

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CALCÁRIOS São constituídos basicamente de carbonato de cálcio CaCO3 e

dependendo da sua origem geológica podem conter várias impurezas, como magnésio, silício, alumínio ou ferro.

O carbonato de cálcio é conhecido desde épocas muito remotas,

sob a forma de minerais tais como a greda, o calcário e o mármore.

O calcário é um rocha sedimentar, sendo a terceira rocha mais abundante na crosta terrestre e somente o xisto e o arenito são mais encontrados.

O elemento cálcio, que abrange 40% de todo o calcário, é o quinto mais abundante na crosta terrestre, após o oxigênio, silício, alumínio e o ferro.

CIMENTO PORTLAND PREPARAÇÃO MP

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CALCÁRIOS De acordo com o teor de Magnésio, o calcário se classifica em: • Calcário calcítico (CaCO3)     Teor de MgO: 0 - 4%. Devido à maior quantidade de cálcio a pedra quebra com maior facilidade

e em superfícies mais uniformes e planas. Este calcário, também por ter menor quantidade de carbonato de magnésio exige maior temperatura para descarbonatar.

Calcário dolomítico (CaMg(CO3)2) Teor de MgO: > 18% e por isso possui uma temperatura de

descarbonatação ainda menor do que o calcário magnesiano.

Calcário magnesiano (MgCO3)     Teor de MgO: 4 - 18%. A presença maior de carbonato de magnésio faz

com que este calcário tenha características bem diferentes do calcítico:

CIMENTO PORTLAND PREPARAÇÃO MP

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CALCÁRIOS É uma pedra mais dura, com quebra irregular, formando

conchas de onde vem o nome de pedra cascuda. O calcário magnesiano necessita de menos calor e uma temperatura menor para descarbonatar do que o calcítico. Ideal para fabricação de cal.

  Apenas o calcário vem sendo utilizado na fabricação do

cimento. O uso de calcário com alto teor de MgO causa desvantagens na

hidratação do cimento:

MgO  +  H2O → Mg(OH)2

Isso provoca o aumento do volume e produz sais solúveis que enfraquecem o concreto quando exposto a lixiviação.

CIMENTO PORTLAND PREPARAÇÃO MP

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ARGILA

• São silicatos complexos contendo alumínio e ferro como cátions principais e potássio, magnésio, sódio, cálcio, titânio e outros.

• A escolha da argila envolve disponibilidade, distância, relação sílica/alumínio/ferro e elementos menores como álcalis.

• A argila fornece os componentes Al2O3, Fe2O3 e SiO2. Podendo ser utilizado bauxita, minério de ferro e areia para corrigir, respectivamente,os teores dos componentes necessários, porém são pouco empregados.

CIMENTO PORTLAND PREPARAÇÃO MP

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GESSO

• É o produto de adição final no processo de fabricação do cimento, com o fim de regular o tempo de pega por ocasião das reações de hidratação.

• É encontrado sob as formas de gipsita (CaSO4. 2H2O), hemidratado ou bassanita (CaSO4.0,5H2O) e anidrita (CaSO4). Utiliza-se também o gesso proveniente da indústria de ácido fosfórico a partir da apatita:

Ca3(PO4)2  +   3H2SO4  +  6H2O  → 2H3PO4  +  3(CaSO4. 2H2O)

CIMENTO PORTLAND PREPARAÇÃO MP

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CIMENTO PORTLAND PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO CIMENTO

Preparação da mistura crua (Moagem de cru)

O Calcário e argila são misturados e moídos a fim de se obter uma mistura crua para descarbonatação e clinquerização.

O processo de moagem desta mistura envolve a pesagem do calcário e argila na proporção adequada ao projeto de produção.

O processo de moagem consiste na entrada dos materiais dosados, num moinho de bolas ou de rolos, onde a moagem ocorre com impacto e por atrito.

:

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CIMENTO PORTLAND PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO CIMENTO

:

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CIMENTO PORTLAND PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO CIMENTO

:

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CIMENTO PORTLAND PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO CIMENTO

Processo de clinquerização

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CIMENTO PORTLAND Etapas da Clinquerização

Evaporação da água livre Ocorre em temperaturas abaixo de 100°C, no

primeiro estágio de ciclones.

H2O(l) (100°C) →  H2O(g) (100°C)  - 539,6 cal/g

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CIMENTO PORTLAND Etapas da Clinquerização

Decomposição do carbonato de magnésio A decomposição da dolomita em MgO e CO2 tem início em 340°C,

porém a medida que o teor de cálcio aumenta, também se eleva a temperatura de decomposição.

MgCO3(s)  (340°C)  → MgO(s)  +  CO2(g)  - 270 cal/g

O MgO liberado vai dissolver-se na fase líquida (fundida), formada durante a queima e em parte formará soluções sólidas com as fases mais importantes do clínquer.

Na temperatura de clinquerização, o MgO não se combina com os demais óxidos presentes, ficando livre na forma de periclásio (sistema CCC).

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CIMENTO PORTLAND Etapas da Clinquerização

Decomposição do carbonato de Cálcio  Esta reação tem início em temperatura acima de 805°C, sendo 894°C a

temperatura crítica de dissociação do carbonato de cálcio puro a 1 atm de pressão.

CaCO3(s) → CaO(s)  +  CO2 (g)  - 393 cal/g

Esta reação de descarbonatação é uma das principais para obtenção do clínquer, devido ao grande consumo de energia necessária à sua realização e à influência sobre a velocidade de deslocamento de material no forno.

Nos fornos com pré-calcinadores cerca de 94% da descarbonatação ocorre no pré-calcinador e o restante no forno.

Em fornos sem pré-calcinadores cerca 60% ocorre nos ciclones IV.

É imprescindível que a descarbonatação esteja completa para que o material penetre na zona de alta temperatura no forno (zona de clinquerização).

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CIMENTO PORTLAND Etapas da Clinquerização

DESIDROXILAÇÃO DAS ARGILAS As primeiras reações de formação do clínquer iniciam-se em

550°C, com a desidroxilação da fração argilosa da farinha (cru).

A argila perde a água combinada, que oscila entre 5 e 7%, dando origem a silicatos de alumínio e ferro altamente reativos com o CaO que está  sendo liberado pela decomposição do calcário.

A reação entre os óxidos liberados da argila e o calcário, é lenta e a princípio os compostos formados contém pouco CaO fixado.

Com o aumento da temperatura a velocidade da reação aumenta e os compostos enriquecem em CaO. 

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CIMENTO PORTLAND Etapas da Clinquerização

Formação do 2CaO.SiO2 A formação do 2CaO.SiO2 tem início em

temperatura de 900°C onde mesmo sílica livre e CaO já reagem lentamente. Na presença de Ferro e Alumínio esta reação é acelerada.

2CaO  +  SiO2   (1200°C) →  2CaO.SiO2  = silicato dicálcico

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CIMENTO PORTLAND Etapas da Clinquerização

Formação do  3CaO.SiO2 O silicato tricálcico inicia sua formação entre

1200°C e 1300°C a 1400°C os produtos de reação são 3CaO.SiO2, 2CaO.SiO2, 3CaO.Al2O3 e 4CaO.Al2O3.Fe2O3 e o restante de CaO não combinado.

2CaO.SiO2 +  CaO  (1260 a 1450°C)  →  3CaO.SiO2   = silicato tricálcico

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CIMENTO PORTLAND Etapas da Clinquerização

Primeiro resfriamento A complementação das reações de clinquerização podem

ser afetadas pelo resfriamento sofrido pelo clínquer. Um resfriamento lento leva a um cimento de baixa qualidade.

O primeiro resfriamento ocorre dentro do forno, após o clínquer passar pela zona de máxima temperatura. Nesta etapa pode ocorrer a decomposição do 3CaO.SiO2 segundo a reação:

3CaO.SiO2 → 2CaO.SiO2 + CaO livre

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CIMENTO PORTLAND Etapas da Clinquerização

Segundo resfriamento O segundo resfriamento ocorre abaixo de 1200°C, já no

resfriador.

Este resfriamento lento também provoca uma maior corrosão dos cristais de 3CaO.SiO2 pela penetração desta fase, nas bordas dos cristais, auxiliando a formação de 2CaO.SiO2.

O magnésio não combinado terá sua cristalização nesta etapa. Quanto mais lento for o resfriamento, maior será o desenvolvimento dos cristais de MgO, aglutinando em zonas.

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CIMENTO PORTLAND Etapas da Clinquerização

Termoquímica da calcinação A formação dos compostos do clínquer consome

pouca caloria e os principais valores da formação a 1300°C são:

2CaO  +  SiO2  → 2CaO.SiO2 - 146 cal/g 3CaO  +  SiO2  →  3CaO.SiO2 - 111 cal/g 3CaO  +  Al2O3  → 3CaO.Al2O3  - 21 cal/g

4CaO  +  Al2O3 + Fe2O3 →  4CaO.Al2O3.Fe2O3 - 25 cal/g

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CIMENTO PORTLAND PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO CIMENTO

Para que ocorra o aquecimento do material cru, o mesmo é lançado numa torre de ciclones onde em fluxo contrário, corre os gases quentes da combustão.

Nos ciclones ocorrem a separação dos gases e material sólido.

Os gases são lançados na atmosfera após passarem por um filtro eletrostático onde as partículas, ainda presentes dos gases são precipitadas e voltam ao processo.

Após passagem pelos ciclones o material entra no forno rotativo onde ocorrem as reações de clinquerização.

:

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CIMENTO PORTLAND PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO CIMENTO

Após a clinquerização o clínquer formado é bruscamente resfriado com ar frio em contra corrente.

O clínquer daí é estocado em silos para a produção do cimento.

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CIMENTO PORTLAND PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO CIMENTO

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CIMENTO PORTLAND PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO CIMENTO

O cimento é produzido moendo-se o clínquer produzido no forno, com o gesso.

É permitido também a adição de calcário e escória de alto forno (fabricação de ferro gusa) em teores determinados de acordo com o tipo de cimento a ser produzido.

O Cimento Portland de alta resistência inicial (ARI)  - NBR 5733 , o cimento portland branco, o cimento portland de moderada resistência aos sulfatos e moderado calor de hidratação (MRS) e o cimento portland de alta resistência a sulfatos (ARS) – NBR 5737, não recebem outros aditivos, a não ser o gesso. Portanto, são feito de clínquer + gesso.

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CIMENTO PORTLAND PROCESSO DE FABRICAÇÃO  DO  CIMENTO

O gesso é destinado ao controle do tempo de pega do cimento, para propiciar o manuseio ao adicionar água.

O teor de gesso varia em torno de 3% no cimento.

O cimento portland de alto forno – NBR 5735, além de gesso, recebe 25 a 65% de escória.

Cimento portland pozolânico – NBR 5736, recebe além de gesso, a adição de material pozolânico (argila calcinada ou pozolana natural), nos seguintes teores: de 10 a 40% para cimento tipo 25 Mpa e de 10 a 30% para tipo 32 Mpa.

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CIMENTO PORTLAND PROCESSO DE FABRICAÇÃO  DO  CIMENTO

Para o cimento portland comum – NBR 5732, é permitida a adição de escória granulada de alto forno num teor de até 10%. 

O clínquer com seus aditivos mencionados, passam ao moinho para a moagem final, onde devem ser asseguradas granulometrias convenientes para qualidade do cimento.

Após moído o cimento é transportado para silos de estocagem, onde são extraído e ensacados em ensacadeiras automáticas em sacos de 50 ou 25Kg.

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CIMENTO PORTLAND • HIDRATAÇÃO

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CIMENTO PORTLAND Reações de hidratação

– O 3CaO.Al2O3 é o primeiro a reagir:

 3CaO.Al2O3 +  CaO  +  12H2O   →  Al2O3 . 4CaO . 12H2O

– O 3CaO.SiO2  reage a seguir: 3CaO.SiO2 +  4,5H2O  →  SiO2 . CaO . 2,5H2O  +  2Ca(OH)2

2[3CaO.SiO2 ]+  6H  →  3CaO.2SiO2 . 3H2  +  3Ca(OH)2

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CIMENTO PORTLAND Reações de hidratação

– O 2CaO.SiO2 reage muito mais tarde, do seguinte modo:

2CaO.SiO2 +  3,5H2O  →  SiO2 . CaO . 2,5H2O  +  Ca(OH)2  2[2CaO . SiO2]  +  3H2O  →  3CaO . 2SiO2 . 4H   +  Ca(OH)2

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ARGAMASSAS • Mistura  aglomerante, agregados miúdos e

água. – Aglomerante: cal, o cimento ou o gesso. – Agregado: areia, pó de pedra.

• Utilizada em alvenaria e em revestimento.

• Argamassas mais comuns: cimento + areia + água.

• Para obtenção de propriedades especiais: adição de cal, saibro, barro, caulim, etc.

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Argamassas tradicionais / Argamassas industriais

Composição

Ligante

Agregados

Ligante

Agregados

Aditivos

Adjuvantes

Tradicionais Industriais

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Argamassas tradicionais / Argamassas industriais

Principais desvantagens das argamassas tradicionais

Utilização de Matérias Primas Inadequadas

Atravancamento do Espaço

Possibilidade de Erro Humano Frequente

Exposição das Matérias Primas às Intempéries

Incapacidade Prática de Controlo da Operação

Medição Grosseira dos Constituintes das Argamassas

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Argamassas tradicionais / Argamassas industriais

Melhor Aproveitamento do Espaço Disponível Utilização de Matérias Primas Adequadas

Misturas Homogéneas do Produto Final Melhor Garantia de Qualidade Possibilidade de Erro Humano Menos Frequente Misturas com Aditivos Pré-Doseados Melhor Controle da Operação

Principais vantagens das argamassas industriais

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Argamassas tradicionais / Argamassas industriais

Argamassas feitas em obra

Argamassas industriais

Revestimentos Monocamada

Pavimentos autonivelantes

Sistemas ETICS

Argamassas técnicas

Revestimentos acrílicos

Colagem de revestimentos

Sistemas de impermeabilização

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Funcionamento de uma unidade de produção

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Funcionamento de uma unidade de produção

Controle das matérias-primas

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Funcionamento de uma unidade de produção

Produção

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Funcionamento de uma unidade de produção

Produção

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Funcionamento de uma unidade de produção

Controle de qualidade

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71

Funcionamento de uma unidade de produção

Controle de qualidade

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72

Funcionamento de uma unidade de produção

Controle de qualidade

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Funcionamento de uma unidade de produção

Controlo de qualidade

2º Nível

1º Nível

XTempo Aberto com Tracção

XAderências à Tracção

XXAderência ao Suporte

XConteúdo de Ar

XRetenção de Água

XXAbsorção de Água por Capilaridade

XXXResistência à Compressão

XXXResistência à Flexão

XXDensidade em Endurecido

XXConsistência por Espalhamento

XXDensidade em Pasta

XXXXX% H2O

XXXXXTrabalhabilidade / Consistência

XXXXXCor

XXXTempo de Ajustabilidade

XXXXXGranulometria

XXXXXDensidade em Pó

Argamassas para

Pavimentos JuntasArgamassas de Alvenaria

Argamassas de RebocoC.ColaEnsaios

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Funcionamento de uma unidade de produção

Expedição

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Funcionamento de uma unidade de produção

Gestão ambiental

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VIDROS Definições

– Produto inorgânico de fusão que foi resfriado até atingir condição de rigidez, sem sofrer cristalização.

– Material que não apresenta ordem de longo alcance e está abaixo da temperatura na qual rearranjos atômicos ou moleculares podem ocorrer numa escala de tempo similar àquela do experimento.

– Apresenta temperatura de transição vítrea (Tg).

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VIDROS - PROPRIEDADES • Ordenação atômica – curto alcance

• Estrutura isotrópica – propriedades uniformes em todas as direções

• Tipicamente transparentes para comprimentos de onda ópticos, mas podem ser formulados para transmitir ou absorver luz para uma grande variedade de comprimentos de onda

• Tipicamente maus condutores elétricos e térmicos

• Amolecem antes da fusão – podem ser moldados por insuflamento em diferentes formatos

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VIDROS • Curva de aquecimento - cristal

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VIDROS • Curva de aquecimento – material vítreo

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VIDROS

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PRINCIPAIS VIDROS ÓXIDOS • Sílica – Tm = 2000°C

– Fundida: difícil de fundir e fabricar, uso até 1000°C – 96% sílica: a partir de vidro de borossilicato

• Soda-cal – Tm = 1400-1500°C – Fabricado facilmente – Uso em janelas, garrafas e lâmpadas

• Plúmbicos ou de chumbo – Fundido facilmente, boas propriedades elétricas – Uso em lentes e vidros ”cristal”

• Borossilicato – Tm = 1550-1600°C – Baixa expansão, boa resistência ao choque térmico – Uso na indústria química

+ 99% dos vidros comerciais são a base de óxidos e a maior parte deles é baseada em sílica.

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VIDROS ÓXIDOS - COMPOSIÇÃO

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DIVISÕES DA CERÂMICA Avançada

– Desenvolvida a partir de matérias-primas sintéticas de altíssima pureza - processos rigorosamente controlados.

Propriedades – Baixa densidade, – Baixa condutividade térmica, – Alta resistência à corrosão e à abrasão, – Resistência térmica, – Supercondutividade, – Condutividade iônica, – Propriedades nucleares, etc...

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DIVISÕES DA CERÂMICA

Avançada – Classificação de acordo com a função:

Eletroeletrônicas, Magnéticas, Ópticas, Químicas, Térmicas, Mecânicas, Biológicas, Nucleares.

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APLICAÇÕES DOS MATERIAIS CERÂMICOS

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USINAGEM - COMPÓSITOS • Metal duro: (WC, TiC

TaC + Co) • Cermets: (TiC, MoC +

Ni)

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USINAGEM - CERÂMICOS

• CBN – Nitreto cúbico de boro

• Al2O3 + TiC • Si3N4 - Nitreto de silício)

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ABRASIVOS

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COMPONENTES MECÂNICOS ROLAMENTOS

• Si3N4 - Nitreto de silício

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COMPONENTES MECÂNICOS DISCOS DE FREIO

• Sialon – (nitreto de silício + óxido

de alumínio + nitreto de alumínio)

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MOTORES, TURBINAS E COMPRESSORES • Si3N4 – (Nitreto de silício) • ZrO2 + CaO (P.S.Z. Partially Stabilized Zirconia) • SiC- carbeto de silício • Al2O3 + ZrO2 ( T.T.A. Transformation Toughened Alumina) • L.A.S. Silicato de Alumínio e Lítio (baixa expansão térmica)

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UTILIZAÇÃO POTENCIAL DE CERÂMICOS EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA

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MOTORES, TURBINAS E TURBO COMPRESSORES

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TURBINAS • Rotor de turbina

de NITRETO DE SILÍCIO (Si3N4)

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SENSOR DE OXIGÊNIO – ZrO2 + CaO

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FILTRO CERÂMICO PARA FUNDIÇÃO DE AÇO E FERRO FUNDIDO - ZrO2

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ÔNIBUS ESPACIAL

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ÔNIBUS ESPACIAL

Muito alta temperatura: compósito reforçado de carbono com carbono.

Alta temperatura: C + SiC (+O2 do ar forma SiO2).

Menor temperatura: Sílica porosa (recoberta com SiO2 93% + B2O3 – óxido de Boro 5% + Silicato de Boro 2%)

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CERÂMICOS USADAS EM APLICAÇÕES BIOMÉDICAS

Cerâmica Fórmula Característica • Alumina Al2O3 Bioinerte • Zircônia ZrO2 Bioinerte • Hidroxiapatita Ca10(PO4)6(OH)2 Bioativa

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CERÂMICOS COMO BIOMATERIAIS

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MATERIAIS CERÂMICOS BIOCOMPATÍVEIS - IMPLANTES

• Hidroxiapatita [ Ca10(PO4)6 (OH)2] • Por exemplo, uma das cerâmicas

mais promissoras começa com uma mistura pulverulenta de compostos de cálcio e fosfato. (CaO e P205).

• Schowengerdt e Moore aquecem a mistura a 2600 ºC.  CaO e P2O5 reagem para produzir fosfato de cálcio (II)  Ca3(PO4)2, uma substância bastante similar (em termos químicos) a um osso real. A reação também produz calor e produtos secundários gasosos que naturalmente formam poros

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OSSO NATURAL CRESCE NOS POROS DE UM IMPLANTE

PROTÓTIPO DE CERÂMICA

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CATALISADORES • Cordierita [2MgO-2Al2O3-5SiO2]

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FIBRAS REFRATÁRIAS CERÂMICAS

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FIBRAS REFRATÁRIAS CERÂMICAS

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FIBRAS REFRATÁRIAS CERÂMICAS

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OUTRAS APLICAÇÕES

• Bicos para jateamento de areia

• Ferro fundido: Resiste de 6 a 10 horas de utilização

• WC (carbeto de tungstênio) : Resiste entre 250 a 400 horas de utilização.

• B4C (carbeto de boro): Resiste até 1000 horas de utilização.

• Bicos para corte por água a alta pressão, em geral contendo pós abrasivos.

• Safira (alumina)

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